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oe1(光电查) - 科学论文

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  • 黄铜矿型CuFeSe?纳米晶体的设计：微观结构、磁性、光致发光及传感性能

    摘要： 已报道的大多数I-III-VI2型黄铜矿材料已被开发为光伏太阳能电池、磁学或热电领域的重要应用材料。其光致发光潜力的研究非常有限，而利用荧光信号识别事件的化学传感则通过CuFeSe2纳米晶体实现。本研究开发了一种基于溶液的新型合成策略，以油胺和十二烷基硫醇为前驱体制备CuFeSe2量子点(QDs)。该量子点在431 nm处呈现强烈蓝光发射，并表现出激发波长依赖特性。纳米晶体在4K至298K温度区间呈现铁磁性向顺磁性的转变。量子点的另一显著优势是对外部分析物的信号响应路径，能通过"开关"过程实现对Cr2O7 2-的快速选择性检测。在0-47.5 μM范围内获得线性方程，检测限确定为0.46 μM。这种经济高效的方法将为三元黄铜矿的高效合成铺平道路，并提供适用于传感目的的化学途径。

    关键词： 光学传感器、纳米晶体、磁性材料、CuFeSe?

    更新于2025-09-22 17:37:12

  • 半导体纳米晶体的晶面依赖光学特性

    摘要： 近期研究报道了多种半导体晶体各晶面依赖的电导率与光催化活性现象。随后重点讨论了具有可调尺寸与形貌的金属-Cu?O核壳纳米晶体中发现的晶面依赖性表面等离子体共振吸收效应，其中Cu?O壳层也表现出特定晶面的光学吸收特征。这种电导率、光催化活性与光学性质的晶面依赖性是相互关联的现象，源于{100}、{110}和{111}晶面存在超薄表面层——其带隙结构差异导致不同程度的能带弯曲，从而对不同波长光的吸收特性各异。最新研究表明，纯Cu?O立方体、八面体和菱形十二面体的光吸收与光致发光特性也因可调带隙而呈现尺寸和晶面效应，据此可构建包含这些光学效应的修正版Cu?O能带图谱。文献中半导体纳米结构的晶面依赖性光学行为案例表明，纳米尺度半导体材料的光学性质本质上是晶面依赖的。最后探讨了半导体光学尺寸效应与晶面效应的部分应用。

    关键词： 表面能带弯曲、半导体、晶面依赖特性、氧化亚铜、纳米晶体

    更新于2025-09-23 04:03:20

  • 基于异丁烯（共）聚合物的坚固聚合物基质，用于高效封装胶体半导体纳米晶

    摘要： 我们基于聚异丁烯（PIB）及其与苯乙烯的嵌段共聚物（聚(苯乙烯-嵌段-异丁烯-嵌段-苯乙烯)，PSt-b-PIB-b-PSt），开发了新型防氧防潮聚合物基质用于封装胶体半导体纳米晶。为制备透明且可加工的复合材料，我们设计了一套特殊的纳米晶表面工程处理流程：先将原始有机配体通过配体交换转化为无机物种，再接枝特制的短链氨基功能化聚异丁烯（PIB-NH2）。后者能显著提升纳米颗粒与聚合物基质的相容性。我们选用具有大表面积、对环境（尤其是光稳定性方面）极为敏感的CdSe纳米片（NPLs）作为胶体纳米晶模型，该封装策略具有普适性——以PbS量子点为例，可推广至多种半导体纳米晶。所有获得的复合材料在强白光聚焦测试中展现出卓越的光稳定性，在强酸介质中也具有优异的化学稳定性。与广泛使用的聚丙烯酸酯基材料相比，这些新复合材料的性能优势得到验证。所开发的复合材料特别适用于光电设备领域，如颜色转换发光二极管（LED）、激光二极管、荧光太阳能聚光器等。

    关键词： 光致发光、纳米晶体-聚合物复合材料、硫化铅量子点、半导体纳米晶体、异丁烯（共）聚物、硒化镉纳米片、光稳定性、化学稳定性

    更新于2025-09-23 12:29:04

  • 环境条件下合成的AgBiS2纳米晶体实现低成本RoHS合规溶液法光伏技术

    摘要： 胶体纳米晶太阳能电池要实现市场化仍面临两大挑战：目前这类器件均基于含铅/镉的纳米晶；其次由于使用空气敏感化学品，这些纳米晶的合成需在惰性气氛和高温条件下进行。本报告提出一种室温常压下制备无毒AgBiS?纳米晶的方法。该方法采用稳定前驱体，无需保护性环境即可实现AgBiS?纳米晶的大规模生产。相比基于热注入法的先前报道，室温常压条件下制备AgBiS?纳米晶的成本降低约60%，由其制成的太阳能电池实现了5.5%的优异光电转换效率（PCE）——这是目前室温常压下合成的无铅/镉胶体纳米晶材料所报道的最高值。

    关键词： 半导体、室温、无毒、太阳能电池、纳米晶体

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 通过阴离子交换法制备的铯铅卤钙钛矿纳米晶用于发光二极管

    摘要： 卤化铯铅钙钛矿纳米晶（NCs）已成为照明与显示技术中极具前景的发光材料。然而含碘的CsPb(Br/I)3和CsPbI3纳米晶存在向非功能性正交相（δ相）发生化学与物相退化的问题。针对这一挑战，我们开发了一种针对原始CsPbBr3纳米晶的简易卤素交换合成方案。该方案通过调节水-有机介质中卤素离子的亲核性（或碱性）作为驱动力来促进卤素交换。我们的方法避免了使用阴离子增溶添加剂——这类添加剂会导致化学不稳定性并猝灭发光。经卤素交换的CsPb(Br/I)3和CsPbI3纳米晶展现出更优的结构与光学特性，例如相比直接合成获得的同组分纳米晶具有更高的相稳定性和高达94.2%的发光量子产率。此外，我们基于卤素交换的CsPb(Br/I)3和CsPbI3纳米晶制备了发光器件（LED），该器件在670 nm峰值波长下实现了1.9%的外量子效率（EQE）峰值，并具有2.5 V的低亮度启动电压。

    关键词： 卤化铅钙钛矿、卤素交换、量子点、纳米晶体、发光二极管

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 无重金属柔性混合聚合物-纳米晶体光电探测器对1.5微米波长敏感

    摘要： 短波红外（SWIR）波段的光电探测是支撑众多应用的核心技术之一。当前大多数光电探测器因外延生长要求导致成本高昂，且使用高毒性重金属元素带来生态问题。本研究提出一种替代性SWIR光电探测方案：基于溶液法制备的共轭二酮吡咯并吡咯基聚合物/PC70BM体异质结有机主体与无机客体NaYF4:15%Er3+上转换纳米粒子（UCNPs）的复合体系，开发出对λ=1.5μm光子敏感的无重金属柔性高性能光电探测器。在λ=1.5μm SWIR光照射下，优化后的混合BHJ/UCNP探测器在刚性ITO/玻璃和柔性ITO/聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）基底上分别实现0.73 mA/W和0.44 mA/W的光响应度。这些混合探测器具有快速响应特性（光电流上升时间短至80μs）和优异机械稳定性，适用于柔性场景。该混合BHJ(DPPTT-T/PC70BM)/UCNP探测器兼具溶液可加工性、柔性、无毒性重金属、快速响应及良好光响应度等优势，有望成为下一代低成本高性能SWIR光电探测器的候选方案。

    关键词： 纳米晶体、短波红外、柔性、溶液加工、混合光电探测器

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 量子点发射线宽的基本极限：CdSe纳米晶体的第一性原理研究

    摘要： 半导体纳米晶（NC）的发射线宽显著影响其发光性能，但其基本极限仍不明确。本研究通过第一性原理计算分析黄-里斯（HR）因子描述的激子-声子耦合（EPC），并计算CdSe纳米晶的发射线型。当不存在表面陷阱时，声学模式主导EPC。计算所得线宽主要由纳米晶尺寸决定，对形貌和晶体结构敏感性较低。本工作获得的线宽远小于多数均匀线宽测量值，但与CdSe/CdxZn1?xSe（核/壳）纳米晶[Park等Nat. Mater. 2019, 18, 249-255]数据一致。据此推断，多数实验中的宽线宽源自表面（或界面）陷阱产生的内场或准Ⅱ型能带排列对EPC的放大效应。因此，理想钝化纳米晶的本结果给出了均匀线宽的基本下限，表明仅CdSe/CdxZn1?xSe纳米晶通过精确调控壳层结构实现了该极限。为验证内场作用，我们模拟了带电表面缺陷纳米晶，发现内场会显著增大HR因子和线宽，与单核实验结果合理吻合。本研究揭示了量子点发射线宽的基本极限，将为超窄谱量子点的工程化铺平道路。

    关键词： 纳米晶体、光致发光、均匀线宽、激子-声子耦合、表面陷阱、密度泛函理论、电致发光、量子点

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 具有高发光效率和稳定性的红色发射CsPbBrI2/PbSe异质结纳米晶，用于明亮发光二极管

    摘要： 所有无机钙钛矿CsPbX3（X=Cl、Br、I）纳米晶体（NCs）在光电器件应用中展现出巨大潜力。然而，这些NCs因稳定性差而阻碍了实际应用。本研究提出一种通过外延溶液生长法合成高发光、稳定红色发射CsPbBrI2/PbSe异质结纳米晶体（h-NCs）的新策略——该方法满足CsPbBrI2与PbSe的晶格匹配条件，且每个CsPbBrI2 NC在CsPbBrI2/PbSe异二聚体中均被PbSe部分覆盖。超快瞬态吸收（TA）和时间分辨光致发光（TRPL）光谱表明，PbSe的引入可修饰表面并钝化CsPbBrI2 NC的表面陷阱态，助力将这些CsPbBrI2/PbSe h-NCs的光致发光量子产率（PLQY）提升至83.4%?；贒FT的第一性原理计算证实，这些CsPbBrI2/PbSe h-NCs显著提高的稳定性源于PbSe的硒原子与CsPbBrI2 PbX2终止表面铅原子间的强化学键合。这些CsPbBrI2/PbSe h-NCs薄膜即使在高湿度条件下储存15天后，仍能保持明亮的红色PL亮度和立方相。凭借高稳定性和发光效率的特性，这些红色发射CsPbBrI2/PbSe h-NCs对明亮发光二极管（LEDs）具有积极意义。

    关键词： 纳米晶体、稳定性、异质结、发光二极管、CsPbBrI2/PbSe

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 铝合金表面海洋生物膜污染的激光清洗效果评估

    摘要： 创新性地应用了环保型短脉冲激光去除铝合金基体表面形成的海洋生物膜污染。通过海水浸泡法形成天然生物膜，从清洁效果及对铝合金基体表面的损伤程度两方面评估表面状态。采用光学显微镜(OM)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)分析清洁质量，利用激光扫描共聚焦显微镜(LSCM)、原子力显微镜(AFM)和透射电子显微镜(TEM)评估激光诱导的基体表面损伤/变化。结果表明：纳秒激光可通过瞬时热烧蚀成功快速去除铝合金表面的海洋生物膜污染；在较低激光能量密度(1.08 J/cm2)下，激光清洁的铝表面未发现明显热损伤；除清除海洋生物膜污染外，较高激光能量密度(4.14 J/cm2)还能促使形成由非晶-纳米晶相组成的层级微纳结构氧化层。

    关键词： 非晶-纳米晶体、表面表征、海洋生物膜污染、激光清洗、分级表面结构

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 水溶液加工的绝缘聚合物/纳米晶太阳能电池：有效抑制漏电流与载流子复合

    摘要： 作为最环保的光伏转换设备之一，水相处理的碲化镉（CdTe）纳米晶太阳能电池（NC SCs）因其高载流子迁移率和宽吸收范围等优异特性近年来备受关注。然而界面复合和漏电流两大问题严重制约其性能。本文通过引入绝缘聚合物聚乙烯吡咯烷酮（PVP）来解决这些问题。透射电子显微镜（TEM）、原子力显微镜（AFM）及暗电流测量等实验结果表明，PVP的引入有效抑制了漏电流。通过进一步优化器件结构，证实PVP的加入降低了界面复合。通过战略性利用PVP的水溶性和热稳定性等特性，含PVP器件的光电转换效率较纯CdTe器件提升近37%。该研究展示了一种高效低成本的水相法制备纳米晶太阳能电池的途径，同时证明适量绝缘聚合物的引入有助于提升光伏性能。

    关键词： 水溶液加工、聚合物、复合、漏电流、纳米晶体

    更新于2025-09-12 10:27:22